Вопрос 36.Гидравлический режим закрытых систем. Гидравлическая устойчивость.

Одно из важных условий нормальной работы систем теплоснабжения заключает­ся в обеспечении в тепловой сети перед групповыми или местными тепловыми пунктами (ГТП или МТП) располагаемых напоров, достаточных для подачи в або­нентские установки расходов воды, соот­ветствующих их тепловой нагрузке.

Задача расчета гидравлического режима сети заключается в определении:

1. расходов сетевой воды у абонентов и на отдельных участках сети, а также

2. давлений (напоров) и располагаемых перепадов давлений (на­поров) в узловых точках сети, на групповых и местных тепловых пунктах (абонентских вводах) при заданном режиме работы сети.

Заданными обычно являются:

1. схема теп­ловой сети,

2. сопротивления s всех ее участ­ков,

3. давления (напоры) на подающем и об­ратном коллекторах ТЭЦ или располагае­мый перепад давлений (напоров) на коллек­торах ТЭЦ и давление (напор) в нейтраль­ной точке сети.

4. расходы сетевой воды у абонентов (при наличии авторегуляторов)

При наличии на абонент­ских вводах авторегуляторов известны так­же расходы сетевой воды у абонентов, по­скольку эти расходы поддерживаются с по­мощью авторегуляторов на заданном уров­не. В этом случае по известным расходам сетевой воды у абонентов находят расходы воды на всех участках тепловой сети, а за­тем потери давления (напора) на всех участ­ках сети строят пьезомет­рический график, по которому определяют давления (напоры) в узловых точках тепло­вой сети и на абонентских вводах.

Рис. 6.8. Схема тепловой сети

а — однолинейное изображение; б — двухлинейное изображение

При отсутствии в ГТП или на МТП авто­регуляторов расход сетевой воды у абонентов заранее неизвестен и определение их является одной из основных задач расчета гидравлического режима тепловой сети. Для решения этой задачи необходимо знать кроме сопротивлений всех участков тепло­вой сети также и сопротивления всех МТП и абонентских установок.

На рис. 6.8 приведена схема тепловой сети в однолинейном и двухлинейном изображениях. Примем следующую систему обозначений. Нумерация участков сети и абонентов начинается от станции. Участ­ки магистрали нумеруются римскими циф­рами, а ответвления к абонентам и абонен­ты — арабскими.

Суммарный расход воды в сети обозна­чим буквой V без индекса. Расход воды че­рез абонентскую систему — буквой V с ин­дексом, равным номеру абонента. Напри­мер, V_m — расход воды через абонентскую систему т.

Относительный расход воды через або­нентскую систему, т.е. отношение расхода через абонентскую систему к суммарному расходу воды в сети, обозначим с индек­сом. Например, относительный расход во­ды у абонента _т = V_m/V.

Расход воды у абонента 1 может быть найден из уравнения

где s₁, — сопротивление абонентской уста­новки 1, включая ответвление; s₁_₅ — со­противление тепловой сети со всеми от­ветвлениями и абонентскими системами от абонента 1 до абонента 5 включительно. Из (6.13)

++

Рис. 6.9. Схема тепловой сети

Если к тепловой сети присоединено п абонентов (рис. 6.9), то относительный рас­ход воды через систему любого абонента т

По (6.20) можно найти расход воды че­рез любую абонентскую систему, если из­вестны суммарный расход воды и сопро­тивления участков сети.

Из (6.20) следует:

1. Относительный расход воды через абонентскую систему зависит только от сопротивления сети и абонентских установок и не зависит от абсолютного расхода воды в сети.

2. Если к сети присоединено и абонен­тов, то отношение расходов воды через або­нентские установки d и т, где d< т, зависит только от сопротивления системы, начиная от узла d до конца сети, и не зависит от со­противления сети до узла d:

При изменении сопротивления на ка­ком-либо участке тепловой сети у всех або­нентов, расположенных между этим участ­ком и концевой точкой сети, расход воды изменяется пропорционально. В той части сети, где расход меняется пропорциональ­но, достаточно определить степень измене­ния расхода  только у одного абонента.

Если в тепловой сети работают насос­ные подстанции, то при расчете гидравли­ческого режима частное от деления напора насоса на квадрат расхода воды через насос учитывают как отрицательное сопротивле­ние насоса:

(6.22)

где H_{н п} и V_{H п} — напор насосной подстан­ции, м, и расход воды через нее, м /с.

Суммарный расход воды в тепловой се­ти (см. рис. 6.9)

(6.23)

где H — напор на коллекторах ТЭЦ, м; s_An — суммарное сопротивление тепловой сети, м*с²/м⁶;

Гидравлическая устойчивость тепловых сетей - способность при изменении в них расхода теплоносителя уменьшить отклонение его от расчетного значения у потребителей. Разрегулировка местных систем характеризуется изменением расхода воды, то есть отношением х - G/Gp, где G и Gp — текущее и расчетное значения расхода воды через системы потребителей.  С изменением числа присоединенных к тепловой сети потребителей будут изменяться расход воды в сетях и потери напора. В предельном случае, когда большинство абонентов будет отключено от тепловой сети, расход воды в ней станет ничтожно мал, а располагаемый напор перед абонентом примерно равен напору насоса, что приведет к росту расхода теплоносителя у потребителей, то есть разрегулированию систем. При ничтожно малых потерях в тепловой сети, что возможно при очень больших диаметрах теплопроводов, система будет обладать высокой гидравлической устойчивостью. Следовательно, повышение последней связано с дополнительными затратами. Вместе с тем для неавтоматизированной систем повышение гидравлической устойчивости — основное средство повышения стабильности их работы.  При автоматизированных абонентских установках с ростом располагаемого напора перед ними клапаны регуляторов будут прикрываться и гасить излишний напор, сохраняя расходы постоянными. Поэтому понятие гидравлической устойчивости для них не имеет такого значения, как для неавтоматизированных установок, но повышение гидравлической устойчивости облегчает работу автоматических регуляторов и позволяет применять более простые конструкции автоматов.

Показателем гидравлической устойчивости системы при качественном регулировании является отношение расхода воды при переменном режиме к расчетному расходу, равное единице, для любого участка системы.

Изменение расхода воды в однотрубной системе сказывается в наибольшей степени на тепловой устойчивости последних (по ходу воды)отопительных приборов на стояке или в горизонтальной ветви. Таким образом, при качественном регулировании гидравлическая устйчивость однотрубных систем уменьшается с увеличением этажности здания. В то же время гидравлическая устойчивость однотрубных систем при отключении отдельных отопительных приборов в многоэтажных зданиях выше, чем в малоэтажных. Чем больше число стояков в системе отопления с тупиковой циркуляцией воды, тем больше ее гидравлическая устойчивость.

Деаэратор - устройство для очищения воды от газов. В основу положен закон Генри - концентрация растворенных в жидкости газов прямопропорциональна парциональному давлению газов над жидкостью. Д. бывают поверхностного и барботажного типов. Поверхностного - концентрация газов уменьшается путем вытеснения из надзеркального пространства водяным паром. Барботаж - пропускает пузырьки (мощность выше).